(57)【要約】【課題】回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差や、これら各光ディスクの使用波長の差による球面収差を補正すると共に、４００ｎｍ近傍、６５０ｎｍ近傍、７８０ｎｍ近傍の何れの波長領域でも高い光利用効率が得られる光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置を提供する。【解決手段】本発明の光学系は、第１波長λ１の第１光束、第２波長λ２（＞λ１）の第２光束、第３波長λ３（＞λ２）の第３光束の共通光路中に配される。また、ｄ線におけるアッベ数が互いに異なる２つの材料を積層して構成され、当該２つの材料の境界面には輪帯状の段差を有する位相構造が形成され、該位相構造は、前記第１光束に対しては収差補正機能を有さず、前記第２光束及び前記第３光束に対しては収差補正機能を有する。【選択図】図１
2006012394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも１つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第１光束、前記第２光束、及び前記第３光束が共通して通過する光路中に配置されるとともに、ｄ線におけるアッベ数が互いに異なる材料Ａ及び材料Ｂを積層して構成され、当該材料Ａ及び材料Ｂの境界面には輪帯状の段差を有する位相構造が形成され、
該位相構造は、前記第１光束に対しては収差補正機能を有さず、前記第２光束及び前記第３光束に対しては収差補正機能を有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも１つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１と、ｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが、それぞれ、以下の（１）式及び（２）式を満たす材料Ａ及び材料Ｂを積層して構成され、当該材料Ａ及び材料Ｂの境界面に輪帯状の段差を有する位相構造が形成されたことを特徴とする光学系。
｜Δｎ１｜＜０．０１  （１）
２０＜｜Δνｄ｜＜４０  （２）
【請求項３】
前記位相構造は第１回折構造であって、該第１回折構造は前記第１光束を回折せず、前記第２光束及び前記第３光束を回折することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
以下の（３）式及び（４）式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光学系。
０＜｜ＩＮＴ（ｄ・Δｎ２／λ２）−（ｄ・Δｎ２／λ２）｜＜０．３  （３）
０＜｜ＩＮＴ（ｄ・Δｎ３／λ３）−（ｄ・Δｎ３／λ３）｜＜０．３  （４）
但し、
ｄ：前記位相構造の段差
Δｎ２：前記材料Ａ及び材料Ｂの前記λ２における屈折率の差
Δｎ３：前記材料Ａ及び材料Ｂの前記λ３における屈折率の差
ＩＮＴ（Ｘ）：Ｘの小数点第１位を四捨五入して得られる整数
【請求項５】
以下の（５）式を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光学系。
Ｍ２＝Ｍ３  （５）
但し、
Ｍ２＝ＩＮＴ（ｄ・Δｎ２／λ２）  （６）
Ｍ３＝ＩＮＴ（ｄ・Δｎ３／λ３）  （７）
【請求項６】
以下の（８）式を満たすことを特徴とする請求項５に記載の光学系。
Ｍ２＝Ｍ３＝１  （８）
【請求項７】
前記材料Ａ及び材料Ｂのうち、前記ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に第２回折構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学系。
【請求項８】
前記光学系が、前記光学素子の光ディスク側に対物光学素子を有し、該対物光学素子は、ｄ線のアッベ数νｄが以下の式（９）を満たし、前記対物光学素子の表面には第２回折構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学系。
４０≦νｄ≦７０  （９）
【請求項９】
前記第２回折構造の少なくとも一方は断面が複数の階段形状の回折構造であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記第２回折構造はブレーズ型回折構造であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学系。
【請求項１１】
以下の（１０）式を満たすことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載の光学系。
０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１  （１０）
【請求項１２】
前記材料Ａ及び材料Ｂのうち、一方は光学ガラスであって、他方は光学樹脂であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学樹脂は紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１２に記載の光学系。
【請求項１４】
前記光学ガラスはモールド成形により製造されたことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学系。
【請求項１５】
以下の（１１）式及び（１２）式を満たすことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光学系。
α×λ１＝λ３  （１１）
Ｋ１−０．１≦α≦Ｋ１＋０．１  （１２）
但し、
Ｋ１：自然数
【請求項１６】
前記光学素子が対物光学素子であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学系。
【請求項１７】
第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源；
第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を射出する第２光源；
第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を射出する第３光源；
及び請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光学系、
とを備え、
前記第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記光学系が前記光学素子と、前記光学素子の光ディスク側に配置された対物光学素子を有することを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記光学素子が、対物光学素子であることを特徴とする請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】
前記対物光学素子は、前記第１波長λ１と前記ｔ１に対して球面収差補正が最適化されていることを特徴とする請求項１９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２１】
請求項１７乃至２０の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を搭載したことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系、光ピックアップ装置、及び光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、青紫色レーザ光源を使用することで記録密度を高めた高密度光ディスク、ＤＶＤ（赤色レーザ光源を使用）、及びＣＤ（赤外レーザ光源を使用）とに対して互換性を有する光ピックアップ装置及びこのような光ピックアップ装置に用いられる光学素子が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【特許文献１】特開２００４−０７９１４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８４２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２０７７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の数値実施例７には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では２次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では１次回折光を発生させるような回折構造を設けて、この回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚みの差による球面収差を補正し、更に、ＣＤに対する情報の記録／再生時には発散光束を対物レンズに入射させることで、高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正する対物レンズが開示されている。
この対物レンズでは、何れの波長領域においても回折効率を高く確保できるものの、ＣＤに対する情報の記録／再生時において、赤外レーザ光束の発散度合いが強くなりすぎて、対物レンズがトラッキングした際のコマ収差発生が大きくなりすぎるため、ＣＤに対して良好な記録／再生特性が得られない、という課題がある。
【０００４】
また、特許文献２の数値実施例３には、対物レンズの表面上に、青紫色レーザ光束では３次回折光を発生させ、赤色レーザ光束と赤外レーザ光束では２次回折光を発生させるような回折構造を設けて、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正した対物レンズが開示されている。
この対物レンズでは、回折構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤの保護層厚みの差による球面収差、更には、高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差が補正可能であるものの、青紫色レーザ光束の３次回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の２次回折光の回折効率が７０％程度と低いため、光ディスクに対する記録／再生速度の高速化に対応出来ない、光検出器での検出信号のＳ／Ｎ比が低いため良好な記録／再生特性が得られない、レーザ光源に印加する電圧が高くなるためレーザ光源の寿命が短くなる、という課題がある。
【０００５】
特許文献１に記載の対物レンズにおいて、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚みの差による球面収差を補正できない理由、或いは、特許文献２に記載の対物レンズにおいて、青紫波長領域の３次回折光の回折効率と、赤外波長領域の２次回折光の回折効率が低くなってしまう理由として、高密度光ディスクに使用する青紫色レーザ光源の波長に対して、ＣＤに使用する赤外レーザ光源の波長が略２倍であるために、回折構造により発生する回折光の青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、回折光の回折効率が互いにトレードオフの関係にあることが挙げられる。
即ち、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と、赤外レーザ光束の回折光の回折効率を共に高く確保した場合に相当する特許文献１の数値実施例７の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とが略一致してしまうので、回折構造により高密度光ディスクとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正できないことになる。
【０００６】
一方、青紫色レーザ光束の回折光の回折角と赤外レーザ光束の回折光の回折角とに差を持たせた場合に相当する特許文献２の数値実施例３の対物レンズでは、青紫色レーザ光束の回折光の回折効率と赤外レーザ光束の回折効率とが共に低くなってしまうことになる。
尚、特許文献１及び２に記載されている回折構造だけでなく、特許文献３に記載されているような位相補正器（本明細書中では、光路差付与構造という）を使用する技術においても、回折構造と同じように、光路差付与構造による青紫色レーザ光束と赤外レーザ光束とに対する球面収差補正効果と、光路差付与構造の透過率は、互いにトレードオフの関係にある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、４００ｎｍ近傍の青紫色波長領域と、６５０ｎｍ近傍の赤色波長領域と、７８０ｎｍ近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができる収差補正素子、この収差補正素子を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明の第１の態様は、第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも１つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第１光束、前記第２光束、及び前記第３光束が共通して通過する光路中に配置されるとともに、ｄ線におけるアッベ数が互いに異なる材料Ａ及び材料Ｂを積層して構成され、当該材料Ａ及び材料Ｂの境界面には輪帯状の段差を有する位相構造が形成され、
該位相構造は、前記第１光束に対しては収差補正機能を有さず、前記第２光束及び前記第３光束に対しては収差補正機能を有することを特徴とする。
【０００９】
光学系を前記第１の態様のような構成とすることで、従来技術では困難であった、青紫色レーザ光束（第１光束）と赤外レーザ光束（第３光束）の、球面収差補正効果と透過率確保の両立が実現できる。尚、位相構造は、その光軸を含む断面形状が図１（ａ）に示す鋸歯型（回折構造ＤＯＥ）、図１（ｂ）に示す階段型（回折構造ＤＯＥ、或いは、光路差付与構造ＮＰＳ）の何れでも良い。図１（ｂ）では、階段型として、段差の方向が途中で入れ替わる場合を例示したが、段差の方向が常に一定であってもよい。尚、本明細書においては、本発明における光学素子（収差補正素子ともいう）において位相構造を境界面として積層される２つの材料を、図面を含めて「材料Ａ」及び「材料Ｂ」とよぶ。
【００１０】
尚、本明細書においては、ＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護層厚さが０．１ｍｍであるブルーレイディスクや、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護層厚さが０．６ｍｍであるＨＤ  ＤＶＤの如き、青紫色レーザ光源を使用する光ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。上述したブルーレイディスクやＨＤ  ＤＶＤ以外にも、光磁気ディスクや、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護層或いは保護膜の厚さがゼロの光ディスクも高密度光ディスクに含むものとする。
また、本明細書においては、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）とは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列の光ディスクの総称であり、ＣＤ（コンパクトディスク）とは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列の光ディスクの総称である。
【００１１】
本発明の第２の態様としては、第１光源から射出される第１波長λ１の第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第２光源から射出される第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、第３光源から射出される第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置に用いられ、少なくとも１つの光学素子を有する光学系であって、
該光学素子は、前記第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１と、ｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが、それぞれ、以下の（１）式及び（２）式を満たす材料Ａ及び材料Ｂを積層して構成され、当該材料Ａ及び材料Ｂの境界面に輪帯状の段差を有する位相構造が形成されたことを特徴とする。
｜Δｎ１｜＜０．０１  （１）
２０＜｜Δνｄ｜＜４０  （２）
【００１２】
前記第２の態様のように、第１波長λ１における屈折率の差Δｎ１がほぼゼロとなるような材料を選択すると、第１光束は境界面の位相構造により何ら作用を受けずにそのまま透過する。更に、ｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが（２）式の範囲内となるように、材料ＡとＢを選択すると、第２光束と第３光束に対しては、位相構造により所定の光路差を付加することが可能となるので、球面収差補正機能を持たせることができる。これにより、第１の態様と同様の作用効果を得ることが可能となる。
尚、Δνｄが（２）式の下限より大きいと、第２波長λ２と第３波長λ３において十分な屈折率の差が得られるので位相構造の段差ｄが大きくなりすぎず製造が容易となる。一方、Δνｄが（２）式の上限より大きいと、（１）式を満たす材料の組合せが極端に少なくなる。従って、Δνｄが（２）式の上限より小さいと、材料の組合せが多くなり、最適な材料を選択することが可能となる。
【００１３】
上述の光学系において、前記位相構造が回折構造（第１回折構造ともいう）であって、該第１回折構造は前記第１光束を回折せず、前記第２光束及び前記第３光束を回折することが好ましい形態である。
【００１４】
位相構造が回折構造である場合には、上述の第１又は第２の態様のような構成とすることで、第１光束を回折せず、第２光束及び第３光束を選択的に回折させることが可能となる。これにより、上述した特許文献１や２の課題であった、青紫色レーザ光束（第１光束）と赤外レーザ光束（第３光束）の、球面収差補正効果と回折効率（透過率）確保の両立が実現できる。
【００１５】
上述の光学系において、以下の（３）式及び（４）式を満たすことが更に好ましい。
０＜｜ＩＮＴ（ｄ・Δｎ２／λ２）−（ｄ・Δｎ２／λ２）｜＜０．３  （３）
０＜｜ＩＮＴ（ｄ・Δｎ３／λ３）−（ｄ・Δｎ３／λ３）｜＜０．３  （４）
但し、
ｄ：前記位相構造の段差
Δｎ２：前記材料Ａ及び材料Ｂの前記λ２における屈折率の差
Δｎ３：前記材料Ａ及び材料Ｂの前記λ３における屈折率の差
ＩＮＴ（Ｘ）：Ｘの小数点第１位を四捨五入して得られる整数
【００１６】
（３）式と（４）式を満たすように材料Ａ及び材料Ｂを適切に選択すると、第２光束と第３光束とに対して球面収差補正機能を持たせることができるとともに、第２光束と第３光束の回折効率を確保できるので好ましい。（３）式の下限より大きいと第２光束に対して十分な球面収差補正機能を持たせることができ、（３）式の上限より小さいと第２光束の回折効率が十分に確保できる。また、（４）式の下限より大きいと第３光束に対して十分な球面収差補正機能を持たせることができ、（４）式の上限より小さいと第３光束の回折効率が十分に確保できる。
【００１７】
更に上述の光学系において、以下の（５）式を満たすことが好ましい。
Ｍ２＝Ｍ３  （５）
但し、
Ｍ２＝ＩＮＴ（ｄ・Δｎ２／λ２）  （６）
Ｍ３＝ＩＮＴ（ｄ・Δｎ３／λ３）  （７）
【００１８】
上述の光学系において、特に、以下の（８）式を満たすことが好ましい。
Ｍ２＝Ｍ３＝１  （８）
上述の光学系のように、第２光束と第３光束の回折次数が同一と成るように材料Ａ及び材料Ｂを選ぶと設計特性に優れた収差補正素子を得られる。
特に、（８）式に示されるように、第２光束と第３光束の回折次数が共に１であると最も設計特性が良好となる。
【００１９】
上述の第１の態様又は第２の態様において、前記材料Ａ及び材料Ｂのうち、前記ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に回折構造（第２回折構造ともいう）が形成されていることが好ましい。
【００２０】
第２回折構造が、ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に形成されていると、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を更に高めることができる。
【００２１】
前記第１の態様又は第２の態様において、前記光学系が、前記光学素子の光ディスク側に対物光学素子を有し、該対物光学素子は、ｄ線のアッベ数νｄが以下の式（９）を満たし、前記対物光学素子の表面には第２回折構造が形成されていることが好ましい。
４０≦νｄ≦７０  （９）
【００２２】
ディスク側に配置された対物光学素子におけるｄ線のアッベ数νｄが上記の式（９）を満たし、前記対物光学素子の表面には回折構造が形成されているので、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を更に高めることができる。
【００２３】
上述の光学系において、前記第２回折構造は、断面が複数の階段形状の回折構造であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過することが好ましい。
【００２４】
第２回折構造が断面が複数の階段形状の回折構造（波長選択型回折構造）であり、波長に応じて光を選択的に回折又は透過すれば、例えば、第１波長λ１の第１光束には位相差を与えず、回折させずにそのまま透過させ、第２波長λ２の第２光束、第３波長λ３の第３光束には位相差を与えることで回折させることも可能である。所定の波長の光束のみに位相差を与えることができれば、ＤＶＤの光にのみ回折作用を付与することができ、上記第１の態様又は第２の態様の構成では残留してしまうＤＶＤの球面収差が補正できる。
【００２５】
上述の光学系において、前記第２回折構造がブレーズ型回折構造であることも好ましい形態の１つである。
【００２６】
ここで、ブレーズ型回折構造とは、光軸を含む断面形状が鋸歯状に形成される構造である。第２回折構造がブレーズ型回折構造であると、色収差補正に効果的である。色補正とは波長変化に対して対物レンズの集光位置が変化しないことである。ピックアップ装置に用いるレーザにはモードホップ現象があり、その急激な波長変化に対物レンズのアクチュエータが追いつかずにデフォーカス状態となってしまう。そこで、波長が変化しても対物レンズの集光位置が変化しない色補正を行うことが短波長のＢｌｕ−ｒａｙやＨＤ  ＤＶＤにおいては必要である。波長選択型回折構造を用いても色補正は可能であるが、ブレーズ型回折構造に比べて輪帯数が多くなることや、ＤＶＤ又はＣＤ光は透過するため、同時に色補正作用を与えることができないという点でブレーズ型回折構造の方が好ましく用いられる。
【００２７】
上述の光学系において、以下の（１０）式を満たすことが好ましい。
０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１  （１０）
【００２８】
第２光ディスクの保護層の厚さｔ２の好ましい範囲を規定するものである。この厚さｔ２がこの範囲に収まっていれば、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤとの組み合わせのように波長のみが異なることで生じる球面収差を補正するだけなので、回折ピッチを大きくすることができ、加工性を高めることができる。
【００２９】
上述の光学系において、前記材料Ａ及び材料Ｂのうち、一方は光学ガラスであって、他方は光学樹脂であることが好ましい形態の１つである。
光学ガラスは種類が多く、材料選択の幅が広がるので、２つの材料のうち、一方を光学ガラスとするのが好ましい。更に、微細な構造である位相構造を境界面として２つの材料を積層させることを考慮すると、他方の材料は光学樹脂であることが製造上好ましい。
【００３０】
また、前記光学樹脂は紫外線硬化樹脂であることが好ましい。
【００３１】
更に、前記光学ガラスはモールド成形により製造されたことが好ましい。
光学ガラス上に光学樹脂を積層する方法として、位相構造をその表面上に形成した光学ガラスを金型として、その光学ガラス上に光学樹脂を成形することで積層させる方法（所謂、インサート成形）でもよいが、位相構造をその表面上に形成した光学ガラス上に紫外線硬化樹脂を積層させた後、紫外線を照射することで硬化させる方法が製造上適している。
【００３２】
また、位相構造をその表面上に形成した光学ガラスを作製する方法として、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して、光学ガラス基板上に直接位相構造を形成する方法を用いてもよいが、位相構造を形成したモールド（金型）を作製して、そのモールドのレプリカとして表面に位相構造が形成された光学ガラスを得る、所謂モールド成形が大量生産には適している。尚、位相構造が形成されたモールドを作製する方法としては、フォトリソグラフィとエッチングのプロセスを繰り返して位相構造を形成する方法でもよいし、精密旋盤により位相構造を機械加工する方法でもよい。
【００３３】
上述の光学系において、以下の（１１）式及び（１２）式を満たすことが好ましい。
α×λ１＝λ３  （１１）
Ｋ１−０．１≦α≦Ｋ１＋０．１  （１２）
但し、
Ｋ１：自然数
本発明は、上記の関係を満たす光学系に特に適している。
【００３４】
本発明の第３の態様は、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源；第２波長λ２（＞λ１）の第２光束を射出する第２光源；第３波長λ３（＞λ２）の第３光束を射出する第３光源；及び上記何れかの光学系、とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記第１光束を用いて厚さｔ１の保護層を有する第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さｔ２（≧ｔ１）の保護層を有する第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さｔ３（＞ｔ２）の保護層を有する第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行うことを特徴とする。
【００３５】
上述の第３の態様において、前記光学系が、前記光学素子と、前記光学素子の光ディスク側に配置された対物光学素子を有することが好ましい形態の１つである。
また、前記光学素子が、対物光学素子自体であることも好ましい形態の１つである。
【００３６】
本発明における光学素子（収差補正素子）を光ピックアップ装置に搭載する場合には、対物光学素子（対物レンズともいう）の光源側に配置する形態としてもよい（図２を参照）。これにより収差補正素子をほぼ平板形状とすることができるので、収差補正素子を製造し易い、という利点がある。尚、この場合には、収差補正素子と集光素子である対物光学素子は、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていると、トラッキング時に、偏芯による収差発生がなくなるので好ましい。
或いは、収差補正素子の機能を、対物光学素子（対物レンズ）に持たせる（一体化させる）形態としてもよい（図３を参照）。これにより、光ピックアップ装置の部品点数の削減、省スペース化が可能となる。
【００３７】
なお、本明細書において、「対物光学素子」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を、光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。対物光学素子は集光素子のみから構成されていてもよい。
更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う別の光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系を対物光学素子とよぶ場合もある。
【００３８】
上述の光ピックアップ装置において、前記対物光学素子が、前記第１波長λ１と前記ｔ１に対して球面収差補正が最適化されていることが好ましい形態の１つである。
前記対物光学素子は、第１波長と第１光ディスクの保護層の厚さに対して球面収差補正が最小となるように、その非球面形状が決定されているのが好ましい。本発明においては、第１波長は、収差補正素子の位相構造で何ら作用を受けずにそのまま透過するので、第１波長の集光性能は対物光学素子によって決まる。従って、第１波長と第１保護層の厚さに対して球面収差補正が最小となるように、対物光学素子の非球面形状を決定しておくことで、最も厳しい波面精度が要求される第１光束の集光性能を出しやすくなる。ここで、「対物光学素子が、第１波長λ１とｔ１に対して球面収差補正が最適化されている」とは、対物光学素子と第１光ディスクの保護層を介して第１光束を集光させた場合の波面収差が０．０５λ１ＲＭＳ以下であることをいうものとする。
【００３９】
本発明の第４の態様は、上述の何れかの光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置である。
上記第４の態様によれば、上述の光ピックアップ装置と同様の効果を有する光ディスクドライブ装置を得られる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、回折構造を含む位相構造の作用により、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの保護層厚みの差による球面収差、或いは、高密度光ディスクとＤＶＤとＣＤとの使用波長の差による球面収差を良好に補正することができるとともに、４００ｎｍ近傍の青紫色波長領域と、６５０ｎｍ近傍の赤色波長領域と、７８０ｎｍ近傍の赤外波長領域との何れの波長領域においても高い光利用効率が得ることができる光学系、この光学系を使用した光ピックアップ装置、及び、この光ピックアップ装置を搭載した光ディスクドライブ装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。まず、図４を用いて本発明の実施形態に係る光学系に用いられる光学素子（収差補正素子）を用いた光ピックアップ装置ＰＵについて説明する。
図４は、高密度光ディスクＨＤとＤＶＤとＣＤとの何れに対しても適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置ＰＵの構成を概略的に示す図である。ＨＤの光学的仕様は、第１波長λ１＝４０５ｎｍ、保護層ＰＬ１の厚さｔ１＝０．１ｍｍ、開口数ＮＡ１＝０．８５であり、ＤＶＤの光学的仕様は、第２波長λ２＝６５５ｎｍ、保護層ＰＬ２の厚さｔ２＝０．６ｍｍ、開口数ＮＡ２＝０．６５であり、ＣＤの光学的仕様は、第３波長λ３＝７８５ｎｍ、保護層ＰＬ３の厚さｔ３＝１．２ｍｍ、開口数ＮＡ３＝０．５０である。但し、波長、保護層の厚さ、及び開口数の組合せはこれに限られない。
【００４２】
光ピックアップ装置ＰＵは、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され４０５ｎｍの青紫色レーザ光束（第１光束）を射出する青紫色半導体レーザＬＤ１、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され６５５ｎｍの赤色レーザ光束（第２光束）を射出する第１の発光点ＥＰ１と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され７８５ｎｍの赤外レーザ光束（第３光束）を射出する第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵ、ＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ共用の光検出器ＰＤ、収差補正素子ＳＡＣと、この収差補正素子ＳＡＣを透過したレーザ光束を情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２，ＲＬ３上に集光させる機能を有する両面が非球面とされた対物レンズＯＬとから構成された対物レンズユニットＯＵ、２軸アクチュエータＡＣ１、１軸アクチュエータＡＣ２、近軸における屈折力が負である第１レンズＥＸＰ１と近軸における屈折力が正である第２レンズＥＸＰ２とから構成されたエキスパンダーレンズＥＸＰ、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１コリメートレンズＣＯＬ１、第２コリメートレンズＣＯＬ２、第３コリメートレンズＣＯＬ３、情報記録面ＲＬ１、ＲＬ２及びＲＬ３からの反射光束に対して非点収差を付加するためのセンサーレンズＳＥＮとから構成されている。尚、ＨＤ用の光源として、上述の青紫色半導体レーザＬＤ１の他に青紫色ＳＨＧレーザを使用することもできる。
【００４３】
光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＨＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、図４において実線でその光線経路を描いたように、まず青紫色半導体レーザＬＤ１を発光させる。青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された発散光束は、第１コリメートレンズＣＯＬ１により平行光束に変換された後、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１により反射され、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２を通過し、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径された後、図示しない絞りＳＴＯにより光束径が規制され、対物レンズユニットＯＵによってＨＤの保護層ＰＬ１を介して情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。対物レンズユニットＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００４４】
情報記録面ＲＬ１で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＨＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４５】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、発光点ＥＰ１を発光させる。発光点ＥＰ１から射出された発散光束は、図４において破線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径され、対物レンズユニットＯＵによってＤＶＤの保護層ＰＬ２を介して情報記録面ＲＬ２上に形成されるスポットとなる。対物レンズユニットＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００４６】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４７】
また、光ピックアップ装置ＰＵにおいて、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合には、第１レンズＥＸＰ１と第２レンズＥＸＰ２の間隔がＨＤに対する情報の記録／再生時によりも狭くなるように、１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に第１レンズＥＸＰ１を駆動させた後、発光点ＥＰ２を発光させる。発光点ＥＰ２から射出された発散光束は、図４において一点鎖線でその光線経路を描いたように、第２コリメートレンズＣＯＬ２により平行光束に変換された後、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２により反射され、第１レンズＥＸＰ１、第２レンズＥＸＰ２を透過することにより拡径されるとともに発散光束に変換され、対物レンズユニットＯＵによってＣＤの保護層ＰＬ３を介して情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。対物レンズユニットＯＵは、その周辺に配置された２軸アクチュエータＡＣ１によってフォーカシングやトラッキングを行う。
【００４８】
情報記録面ＲＬ２で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズユニットＯＵ、第２レンズＥＸＰ２、第１レンズＥＸＰ１、第２偏光ビームスプリッタＢＳ２、第１偏光ビームスプリッタＢＳ１を透過した後、第３コリメートレンズＣＯＬ３を通過する際に収斂光束となり、センサーレンズＳＥＮにより非点収差が付加され、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４９】
本実施形態における対物レンズユニットＯＵは、図２に概略的に示すように、収差補正素子ＳＡＣと、第１波長λ１とＨＤの保護層ＰＬ１の厚さｔ１とに対して球面収差が最小となるようにその非球面形状が設計されたＨＤの専用レンズである対物レンズＯＬが、鏡枠Ｂを介して同軸で一体化された構成を有する。具体的には、円筒状の鏡枠Ｂの一端に収差補正素子ＳＡＣを嵌合固定し、他端に対物レンズＯＬを嵌合固定して、これらを光軸Ｘに沿って同軸に一体化した構成となっている。
【００５０】
次に、収差補正素子ＳＡＣの構成とその収差補正の原理について説明する。図１に示すように、収差補正素子ＳＡＣは、第１波長λ１における屈折率差Δｎ１と、ｄ線におけるアッベ数の差Δνｄが、以下の（１）式及び（２）式を満たす紫外線硬化樹脂である材料Ａと光学ガラスである材料Ｂを積層させた構成を有し、２つの材料の境界面には輪帯状の段差を有する位相構造としての回折構造ＤＯＥが形成されている。この回折構造ＤＯＥは、それぞれの光ディスクの保護層厚さの違いにより発生する球面収差とそれぞれの光ディスクの使用波長の違いにより発生する球面収差を補正するための構造である。尚、回折構造ＤＯＥは、その光軸を含む断面形状が図１（ａ）に示す鋸歯型であっても良いし、図１（ｂ）に示す階段型であっても良い。
｜Δｎ１｜＜０．０１  （１）
２０＜｜Δνｄ｜＜４０  （２）
【００５１】
さて、このようなアッベ数（分散）が互いに異なる２つの材料に挟まれた回折構造の回折効率η（λ）は、一般的に、波長λと、この波長λにおける材料ＡとＢの屈折率の差Δｎ（λ）と、回折構造の段差ｄと、回折次数Ｍ（λ）の関数として、以下の（１３）式で表される。
η（λ）＝ｓｉｎｃ２［［ｄ・Δｎ（λ）／λ］−Ｍ（λ）］  （１３）
但し、ｓｉｎｃ（Ｘ）＝ｓｉｎ（πＸ）／（πＸ）であり、η（λ）の値は、［］内が整数に近いほど１に近い値をとる。
【００５２】
ＨＤに使用する第１波長λ１における屈折率の差をΔｎ１、第１光束の回折光の回折次数をＭ１、ＤＶＤに使用する第２波長λ２における屈折率の差をΔｎ２、第２光束の回折光の回折次数をＭ２、ＣＤに使用する第３波長λ３における屈折率の差をΔｎ３、第３光束の回折光の回折次数をＭ３とすると、それぞれの波長における回折効率η（λ１）、η（λ２）、η（λ３）は、以下の（１４）乃至（１６）式で表される。
η（λ１）＝ｓｉｎｃ２［［ｄ・Δｎ１／λ１］−Ｍ１］  （１４）
η（λ２）＝ｓｉｎｃ２［［ｄ・Δｎ２／λ２］−Ｍ２］  （１５）
η（λ３）＝ｓｉｎｃ２［［ｄ・Δｎ３／λ３］−Ｍ３］  （１６）
各々の波長において回折効率を高く確保するためには、（１４）式乃至（１６）式の、それぞれの［］内が整数に近い値となるように、屈折率の差Δｎｉ（ｉは１、２、３の何れか）を有する材料Ａ及びＢと、段差ｄと、回折次数Ｍｉ（ｉは１、２、３の何れか）を選べばよいことになる。
【００５３】
ここで、本実施の形態の収差補正素子ＳＡＣにおいては、材料ＡとＢとして、上述の（１）式及び（８）式を満たすような特性を有する材料を選択しているので、第１光束は回折構造ＤＯＥにより何ら作用を受けずそのまま透過する（即ち、（１４）式においてＭ１＝０）。更に、材料Ａ及びＢは上述の（３）式及び（８）式を満たすような特性を有しているので、第２光束と第３光束が回折構造ＤＯＥに入射した場合、１次回折光が発生する（即ち、（１５）式及び（１６）式においてＭ２＝Ｍ３＝１）。表１に、具低的な材料Ａ及びＢの物性を示し、図５に段差ｄと、それぞれの光束の回折光の回折効率の関係を示す。図５からわかるように、回折構造ＤＯＥの段差ｄを３５μｍ近傍に設定することで、何れの波長の光束に対しても回折効率（透過率）が９５％と高く確保できる。
【表１】
2006012394.tif 000003
【００５４】
このように、上述の（１）式及び（２）式を満たすような２つの材料を積層させて、その境界面に回折構造を形成することで、第１光束は回折せず、第２光束及び第３光束のみを選択的に回折させる機能を回折構造ＤＯＥに持たせることが可能となり、従来技術では困難であった、青紫色レーザ光束（第１光束）と赤外レーザ光束（第３光束）の回折光の、球面収差補正効果と回折効率（透過率）確保の両立が実現できる。
ここで、回折構造ＤＯＥの近軸における回折パワーは負とされており、回折構造ＤＯＥに入射する第２光束と第３光束は発散光束に変換されて対物レンズＯＬに入射する。これにより、第２光束と第３光束に対する対物レンズユニットＯＵのバックフォーカスを伸ばすことができるので、保護層が厚いＤＶＤやＣＤに対する作動距離を十分に確保することが可能となる。尚、回折構造ＤＯＥの近軸における回折パワーＰＤは、後述する光路差関数φの２次の回折面係数Ｂ２と、光ディスクに対して情報の記録／再生に使用する回折光の回折次数Ｍにより、ＰＤ＝−２・Ｍ・Ｂ２で定義される。
【００５５】
尚、収差補正素子ＳＡＣにおいて、回折構造ＤＯＥは開口数ＮＡ２内に対応した領域にのみ形成されており、ｔ１とｔ２の厚さの違いによる球面収差は開口数ＮＡ２より外側の領域では補正されないため、開口数ＮＡ２より外側の領域を通過した第２光束は、回折構造ＤＯＥによりＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットから十分離れた位置に広がるフレア成分となる。
更に、収差補正素子ＳＡＣにおいて、回折構造ＤＯＥが形成された開口数ＮＡ２内に対応した領域は、開口数ＮＡ３内に対応した中央領域と、中央領域を囲む開口数ＮＡ３から開口数ＮＡ２に対応した輪帯状の周辺領域に分割されている。ここで、中央領域に形成された回折構造は第２光束と第３光束の両方をそれぞれの光ディスクの情報記録面上に集光させるようにその回折輪帯の幅が決定されている。一方、周辺領域に形成された回折構造は第２光束のみをＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に集光させ、且つ、第３光束は、ＣＤの情報記録面ＲＬ３状に形成されたスポットから十分離れた位置に広がるフレア成分となるように、その回折輪帯の幅が決定されている。
【００５６】
以上のように、本実施形態の光ピックアップ装置ＰＵに使用した収差補正素子ＳＡＣは、球面収差補正機能に他に、ＤＶＤの開口数ＮＡ２に対応した開口制限機能とＣＤの開口数ＮＡ３に対応した開口制限機能も有するので、光ピックアップ装置の構成の簡略化や部品点数の削減等が実現できる。
また、本実施形態においては、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとを鏡枠Ｂを介して一体化したが、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬを一体化する場合には、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていればよく、上述のように鏡枠Ｂを介する方法以外に、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬのそれぞれのフランジ部同士を嵌合固定する方法であってもよい。
【００５７】
このように収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとの、互いの相対的な位置関係が不変となるように保持されていることで、フォーカシングやトラッキングの際の収差の発生を抑制でき、良好なフォーカシング特性、或いはトラッキング特性を得ることができる。
また、本実施形態においては、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとを別々の素子として配する構成としたが、図４に概略的に示すように、収差補正素子ＳＡＣとしての機能を対物レンズＯＬに持たせた所謂ハイブリッド型の対物レンズを、対物レンズユニットＯＵの代わりに使用してもよい。
【００５８】
また、図２の対物レンズユニットＯＵにおいて、回折構造ＤＯＥとは別の位相構造を更に付加することによって、対物レンズユニットＯＵの集光性能を更に向上させる構成としてもよい。かかる位相構造は、収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬの何れの光学面上に形成してもよいが、収差補正素子ＳＡＣの光源側の光学面や収差補正素子ＳＡＣの光ディスクの光学面に形成するのが製造上好ましい。位相構造に持たせる機能としては、例えば、波長変化に伴う対物レンズユニットＯＵの集光スポットの増大（所謂、色収差）の補償や、温度変化に伴う対物レンズユニットＯＵの集光スポットの増大（所謂、温度収差）の補償等である。
【００５９】
また、エキスパンダーレンズＥＸＰの第１レンズＥＸＰ１を１軸アクチュエータＡＣ２により光軸方向に駆動させることで、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。第１レンズＥＸＰ１の位置調整により補正する球面収差の発生原因は、例えば、青紫色半導体レーザＬＤ１の製造誤差による波長ばらつき、温度変化に伴う対物レンズ系の屈折率変化や屈折率分布、２層ディスク、４層ディスク等の多層ディスクの情報記録層間のフォーカスジャンプ、ＨＤの保護層の製造誤差による厚みバラツキや厚み分布、等である。尚、第１レンズＥＸＰ１の代わりに、第２レンズＥＸＰ２或いは第１コリメートレンズＣＯＬ１を光軸方向に駆動させる構成としても、ＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正できる。
【００６０】
また、以上の説明では、第１レンズＥＸＰ１を光軸方向に駆動させることでＨＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としたが、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２上に形成されたスポットの球面収差、更には、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されたスポットの球面収差を補正する構成としても良い。
また、本実施形態においては、第１の発光点ＥＰ１と第２の発光点ＥＰ２とを一つのチップ上に形成したＤＶＤ／ＣＤ用レーザ光源ユニットＬＵを用いることとしたが、これに限らず、更にＨＤ用の波長４０５ｎｍのレーザ光束を射出する発光点も同一のチップ上に形成したＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の１チップレーザ光源ユニットを用いても良い。或いは、青紫色半導体レーザと赤色半導体レーザと赤外半導体レーザの３つのレーザ光源を１つの筐体内に納めたＨＤ／ＤＶＤ／ＣＤ用の１キャンレーザ光源ユニットを用いても良い。
【００６１】
また、本実施形態においては、光源と光検出器ＰＤとを別体に配置する構成としたが、これに限らず、光源と光検出器とを集積化したレーザ光源モジュールを用いても良い。
また、図示は省略するが、上記実施の形態に示した光ピックアップ装置ＰＵ、光ディスクを回転自在に保持する回転駆動装置、これら各種装置の駆動を制御する制御装置を搭載することで、光ディスクに対する光情報の記録及び光ディスクに記録された情報の再生のうち少なくとも一方の実行が可能な光ディスクドライブ装置を得ることが出来る。
【００６２】
また、本実施形態においては、回折構造ＤＯＥが材料Ａ及び材料Ｂの境界面にのみ形成された場合を例示して説明したが、図７に示すように、材料Ａ及び材料Ｂのうち、ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面にも回折構造を形成していてもよい。このように、回折構造が、ｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面に形成されているので、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を高めることができる。
【００６３】
さらには、図８に示すように、ディスク側に配置された対物レンズ（対物光学素子）が、ｄ線のアッベ数νｄが４０≦νｄ≦７０を満たしていて、前記対物レンズの表面に回折構造が形成されていてもよい。
このように、ディスク側に配置された対物レンズにおけるｄ線のアッベ数νｄが上記の式を満たし、前記対物レンズの表面には回折構造が形成されているので、第１光束、第２光束、第３光束のぞれぞれの波長λ１，λ２，λ３に対する回折効率を高めることができる。
【００６４】
これらの回折構造は、波長選択型回折構造であっても、ブレーズ型回折構造であっても構わない。
例えば、回折構造が波長選択型回折構造であると、所定の波長の光束のみに位相差を与えることができ、ＤＶＤの光にのみ回折作用を付与することができ、残留してしまうＤＶＤの球面収差が補正できる。
一方、回折構造がブレーズ型回折構造であると色収差補正が効果的である。
また、このように材料Ａ及び材料Ｂの境界面以外にも回折構造を設けた場合、ＤＶＤの保護層ＰＬ２の厚さｔ２を、０．９×ｔ１≦ｔ２≦１．１×ｔ１を満たすように設定していれば、ＨＤ  ＤＶＤとＤＶＤとの組み合わせのように波長のみが異なることで生じる球面収差を補正するだけなので、回折ピッチを大きくすることができ、加工性を高めることができる。
【実施例】
【００６５】
［実施例１］
次に、図２に示した収差補正素子ＳＡＣと対物レンズＯＬとから構成される対物レンズユニットＯＵの具体的な数値実施例を例示する。収差補正素子ＳＡＣは、紫外線硬化樹脂である材料Ａとガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）である材料Ｂとを積層した攻勢を有し、材料Ａと材料Ｂの境界には回折構造ＤＯＥが形成されている。また、対物レンズＯＬはＨＤ専用のガラスレンズ（ＨＯＹＡ社製ＢＡＣＤ５）であるが、プラスチックレンズとしても良い。
実施例１のレンズデータを表２に示し、仕様を表３に示し、光路図を図６に示す。本数値実施例では、回折構造ＤＯＥにより入射光束に付加される光路差を光路差関数で表している。また、図６の光路図では回折構造ＤＯＥは図示しない。
【表２】
2006012394.tif 000004
【表３】
2006012394.tif 000005
【００６６】
表２において、ｒ（ｍｍ）は曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズ間隔、ｎ４０５、ｎ６５５、ｎ７８５は、それぞれ、第１波長λ１（＝４０５ｎｍ）、第２波長λ２（＝６５５ｎｍ）、第３波長λ３（＝７８５ｎｍ）に対するレンズの屈折率、νｄはｄ線のレンズのアッベ数、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ、ＭＣＤは、それぞれ、ＨＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＤＶＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数、ＣＤに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数である。また、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０−３）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
また、表３において、ＨＤ使用時における対物レンズユニットＯＵの開口数ＮＡ１は０．８５、第１面（Ｓ１）の有効径は３．７４ｍｍ、倍率は０であり、ＤＶＤ使用時の対物レンズユニットの開口数ＮＡ２は０．６５、第１面（Ｓ１）の有効径は２．９４ｍｍ、倍率は０であり、ＣＤ使用時の対物レンズユニットの開口数ＮＡ３は０．５０、第１面（Ｓ１）の有効径は２．３２ｍｍ、光学系倍率は−１／２２．２８に設定されている。本実施例では、ＭＨＤ、ＭＤＶＤ及びＭＣＤとして、それぞれ、０、１及び１を選択したので、ＨＤとＣＤの保護層厚さの違いによる球面収差を補正した場合のＣＤ使用時の倍率を小さく設定することができ、対物レンズユニットＯＵが光軸垂直方向に０．５ｍｍシフトした場合でも、波面収差は０．０５λ３ＲＭＳ程度と良好である。光ピックアップ装置において、対物レンズユニットＯＵのトラッキング量は±０．５ｍｍ程度であるので、本実施例の対物レンズユニットＯＵは、ＣＤに対して良好なトラッキング特性を有しているといえる。
【００６７】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第４面）と、光ディスク側の光学面（第５面）は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表２及び表３中の係数を代入した数式で表される。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４＋Ａ１６ｙ１６＋Ａ１８ｙ１８＋Ａ２０ｙ２０
但し、
ｚ：非球面形状（非球面の面頂点から光軸に沿った方向の距離）
ｙ：光軸からの距離
Ｒ：曲率半径
Κ：コーニック係数
Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６，Ａ１８，Ａ２０：非球面係数
【００６８】
また、材料Ａと材料Ｂの境界面に形成された回折構造ＤＯＥは、回折構造ＤＯＥにより入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表２及び表３中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
［光路差関数］
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
但し、
φ：光路差関数
λ：回折構造に入射する光束の波長
Ｍ：光ディスクに対する記録／再生に使用する回折光の回折次数
ｙ：光軸からの距離
Ｂ２，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０：回折面係数
【００６９】
［実施例２］
次に、実施例２として、図７に示すｄ線におけるアッベ数が大きい方の材料と空気との境界面にも回折構造を設けた場合のレンズデータを表４に示す。
【表４】
2006012394.tif 000006
【００７０】
表４に示すように、本実施例では波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．６０ｍｍ、倍率ｍ１＝０に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝２．６５ｍｍ、倍率ｍ２＝０に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．７０ｍｍ、倍率ｍ３＝０に設定されている。
また、材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５８９１、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝６１．３、材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５７３７、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２９．１、対物レンズＯＬのレンズ材料のｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５８９１、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝６１．３に設定されている。
【００７１】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第５面）と、光ディスク側の光学面（第６面）は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表４中の係数を代入した数式で表される。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４
【００７２】
また、材料Ａと材料Ｂの境界面（第３面）に形成された回折構造ＤＯＥ、材料Ａと空気との境界面（第２面）に形成された回折構造ＤＯＥ２のそれぞれは、回折構造ＤＯＥ，ＤＯＥ２により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表４中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
［光路差関数］
回折構造ＤＯＥ
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
回折構造ＤＯＥ２
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６）
なお、ここでＭは回折次数であるために、第３面における回折構造ＤＯＥの場合にはＨＤ  ＤＶＤでは０、ＤＶＤでは１、ＣＤでは０が代入され、第２面における回折構造ＤＯＥ２の場合にはＨＤ  ＤＶＤでは０、ＤＶＤでは１、ＣＤでは０が代入される。
【００７３】
［実施例３］
次に、実施例３として、図８に示す対物レンズの表面にも回折構造を設けた場合のレンズデータを表５に示す。
【表５】
2006012394.tif 000007
【００７４】
表５に示すように、本実施例では、波長λ１＝４０７ｎｍのときの焦点距離ｆ１＝２．６０ｍｍ、倍率ｍ１＝０に設定されており、波長λ２＝６５５ｎｍのときの焦点距離ｆ２＝２．６５ｍｍ、倍率ｍ２＝０に設定されており、波長λ３＝７８５ｎｍのときの焦点距離ｆ３＝２．７０ｍｍ、倍率ｍ３＝０に設定されている。
また、材料Ａのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５８９１、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝６１．３、材料Ｂのｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５７３７、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝２９．１、対物レンズＯＬのレンズ材料のｄ線における屈折率ｎｄ＝１．５８９１、ｄ線におけるアッベ数νｄ＝６１．３に設定されている。
【００７５】
対物レンズＯＬの光源側の光学面（第５面）と、光ディスク側の光学面（第６面）は非球面形状であり、この非球面は、次の非球面形状式に表５中の係数を代入した数式で表される。
［非球面表現式］
ｚ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（Κ＋１）（ｙ／Ｒ）２｝］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２＋Ａ１４ｙ１４
【００７６】
また、材料Ａと材料Ｂの境界面（第３面）に形成された回折構造ＤＯＥ、対物レンズＯＬの表面（第５面）に形成された回折構造ＤＯＥ３のそれぞれは、回折構造ＤＯＥ，ＤＯＥ３により入射光束に付加される光路差で表される。かかる光路差は、次の光路差関数を表す式に表５中の係数を代入した光路差関数φ（ｍｍ）で表される。
［光路差関数］
回折構造ＤＯＥ
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６＋Ｂ８ｙ８＋Ｂ１０ｙ１０）
回折構造ＤＯＥ３
φ＝λ×Ｍ×（Ｂ２ｙ２＋Ｂ４ｙ４＋Ｂ６ｙ６）
なお、ここでＭは回折次数であるために、第３面における回折構造ＤＯＥの場合にはＨＤ  ＤＶＤでは０、ＤＶＤでは１、ＣＤでは１が代入され、第５面における回折構造ＤＯＥ３の場合にはＨＤ  ＤＶＤでは０、ＤＶＤでは１、ＣＤでは０が代入される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】収差補正素子の構成を示す側面図（ａ）、（ｂ）である。
【図２】対物レンズユニット（光学系）の構成の一例を示す側面図である。
【図３】対物レンズユニット（光学系）の構成の一例を示す側面図である。
【図４】光ピックアップ装置の構成を示す要部平面図である。
【図５】回折構造の段差の深さと回折効率との関係を示すグラフである。
【図６】対物レンズユニット（光学系）に対する光路を示す図面である。
【図７】対物レンズユニット（光学系）の構成の一例を示す側面図である。
【図８】対物レンズユニット（光学系）の構成の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７８】
ＤＯＥ  回折構造
ＯＬ  対物レンズ（対物光学素子）
ＯＵ  対物レンズユニット（光学系）
ＰＵ  光ピックアップ装置
ＳＡＣ  収差補正素子（光学素子）
【図１】
2006012394.tif 000008
【図２】
2006012394.tif 000009
【図３】
2006012394.tif 000010
【図４】
2006012394.tif 000011
【図５】
2006012394.tif 000012
【図６】
2006012394.tif 000013
【図７】
2006012394.tif 000014
【図８】
2006012394.tif 000015